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Stem cell reports:小分子化合物促进ESC向心脏传导细胞分化效率

来源:生物谷 2015-06-08 10:36

                                           

2015年6月8日讯 /生物谷BIOON/ --近日,来自美国的科学家在国际学术期刊stem cell reports在线发表了一项最新研究进展,他们发现一种小分子化合物能够有效增强小鼠胚胎干细胞向心脏传导细胞的分化效率,并对其中的机制进行了探讨。
 
心脏传导系统是由脉冲发生窦房、房室窦结和脉冲蔓延浦肯野细胞系统组成,浦肯野细胞系统在起始和调节心脏兴奋和收缩方面发挥了重要作用。先天性畸形,衰老以及遗传基因缺陷诱导的心脏传导系统紊乱会导致心律失常,进而可能导致心脏疾病的发生,严重者可发生死亡。目前的治疗方法主要是通过药物治疗和植入心率管理装置调节心率,但都存在一些缺陷。
 
胚胎干细胞是一类具有强大自我更新能力和分化潜能的细胞,在特定诱导条件下可分化产生任意其他类型细胞,因此利用胚胎干细胞分化产生心脏传导细胞作为生物"心脏起搏器"对于治疗心脏传导系统紊乱具有重要应用前景,但胚胎干细胞向心脏传导细胞分化的效率一直存在巨大技术障碍。
 
在该项研究中,研究人员利用小鼠胚胎干细胞报告细胞系对5000多种小分子化合物进行了高通量筛选,这种报告细胞系包含一个可以标记心脏传导细胞的外源基因,能够对分化形成的心脏传导细胞进行标记。通过筛选研究人员发现硝普酸钠能够有效增强ESC向心脏传导细胞的分化效率,利用另外一株报告细胞系也证实了这一结果,并且诱导产生的心脏传导细胞具有浦肯野细胞的基因表达特征,分子标记以及功能特性。研究人员还对其中的机制进行了进一步探究,发现硝普酸钠是通过激活cAMP信号途径发挥了促进ESC向心脏传导细胞分化的重要作用。
 
总的来说,这项研究为提高心脏传导细胞的得率提供了重要信息,具有一定意义。(生物谷Bioon.com)
 
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Efficient Generation of Cardiac Purkinje Cells from ESCs by Activating cAMP Signaling
 
Su-Yi Tsai, Karen Maass, Jia Lu, Glenn I. Fishman, Shuibing Chen, Todd Evans
 
Dysfunction of the specialized cardiac conduction system (CCS) is associated with life-threatening arrhythmias. Strategies to derive CCS cells, including rare Purkinje cells (PCs), would facilitate models for mechanistic studies and drug discovery and also provide new cellular materials for regenerative therapies. A high-throughput chemical screen using CCS:lacz and Contactin2:egfp (Cntn2:egfp) reporter embryonic stem cell (ESC) lines was used to discover a small molecule, sodium nitroprusside (SN), that efficiently promotes the generation of cardiac cells that express gene profiles and generate action potentials of PC-like cells. Imaging and mechanistic studies suggest that SN promotes the generation of PCs from cardiac progenitors initially expressing cardiac myosin heavy chain and that it does so by activating cyclic AMP signaling. These findings provide a strategy to derive scalable PCs, along with insight into the ontogeny of CCS development.
 
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